Ugrás a tartalomhoz

Borászati kémia

Kállay Miklós

Mezőgazda Kiadó

1. fejezet - A SZŐLŐ ÉRÉSÉNEK BIOKÉMIÁJA

1. fejezet - A SZŐLŐ ÉRÉSÉNEK BIOKÉMIÁJA

A szőlőbogyó növekedése, érése, túlérése

A szőlő évi vegetatív ciklusát az 1. ábra grafikusan ábrázolja. A szőlő szerveinek növekedése a zsendülésig tart, addig, amíg a szőlőbogyó kezdi változtatni a színét. Ebben az időpontban a hajtások növekedése is befejeződik. A szőlőgyümölcs érésével megkezdődik az az időszak, amikor a növény elraktározza tartalékait: a cukor felhalmozódik a bogyóban, a vesszők tartalékolják a keményítőt, fásodnak, barnulnak. A szüret után bekövetkezik a levelek lehullása, és befejeződik a vegetatív ciklus.

A szőlőfürt fejlődési folyamatát négy periódusra oszthatjuk fel: a növekedés, a zsendülés, az érés és a túlérés időszakára. Ez időszak alatt alapvetően változik a fürt morfológiája és kémiai összetétele.

1. ábra - A szőlő évi vegetatív ciklusa

kepek/1-abra.png


A növekedési periódus a megtermékenyüléstől a zsendülésig tart. A fürt úgy viselkedik, mint egy klorofilltartalmú, zöld növényi szerv. A szőlőbogyó térfogata növekszik, de még erősen zöld és kemény marad. A cukor kis mennyiségben (kb. 20 g/kg) megjelenik már a bogyóban. A savtartalom növekszik, maximumát akkor éri el, amikor a bogyó zsendülni kezd.

Zsendüléskor hirtelen változás megy végbe a bogyó külső megjelenésében és összetételében is. Az átalakulás mintegy két hétig, néha tovább is tart. A bogyó tovább növeli térfogatát, de már puhábbá, rugalmasabbá, átlátszóbbá válik, mivel a sejtfalak is átalakulnak. Elveszti klorofilltartalmát, és színeződni kezd, mivel flavon és antocianin pigmentek képződnek benne. A szőlőbogyóban gyorsan halmozódik a cukor, ugyanakkor a savtartalom jelentősen csökken.

Már zsendülés alatt megkezdődik az érési időszak, mely a teljes beérésig tart. Ez időszak alatt a morfológiai változások csupán a kocsány szövetének fásodására szorítkoznak, míg a bogyó a vakuólumok növekedésével tovább növeli térfogatát. Kémiai szempontból azonban a bogyó összetétele teljesen megváltozik: más szervekből származó anyagok halmozódnak fel benne, és a meglévő alkotórészek is átalakulnak. A teljes érést tekintve megkülönböztetjük a szőlőmag fiziológiai érettségét és a szőlőbogyó érettségét, amelyet úgy jellemezhetünk, mint a szüret legmegfelelőbb időpontját, amikor a szőlő cukortartalma már nem növekszik többé. Mint a bogyós gyümölcsök többségénél, a két érettségi állapot a szőlőnél sem mindig esik egybe. Túlérési időszakról akkor beszélünk, amikor a szőlőt a normális érettség után is a tőkén hagyják. Ez időszak alatt a szőlőgyümölcs már gyakorlatilag semmit sem kap a növénytől, a víz elpárolgása folytán csupán koncentrálódnak az oldott anyagok, a légzés viszont folytatódik. Meg kell említeni a nemesrothadást, amikor az érés és a túlérés átalakulásaihoz még egyéb változások is hozzájárulnak a Botrytis cinerea működésének eredményeképpen.

Fotoszintézis, anyagvándorlások

Köztudomású, hogy a klorofilltartalmú növények a nap fénysugarainak hatására a levegő szén-dioxid-tartalmát szénhidrátok és szénhidrátokból származó más szerves anyagok képzésére használják fel.

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6O2

A szén asszimilációja erősen endoterm reakció, tehát sok energiát igényelve, a sejt kloroplasztjaiban levő klorofill által elnyelt fényenergia függvénye. A napfény 600–630 nanométer hullámhosszúságú sugarai a legaktívabbak.

A fotoszintézis leegyszerűsített sémája sok – teljesen még ma sem tisztázott – részfolyamat összesítése. Kétségtelen, hogy először a víz fotolízise következik be, amely lehetővé teszi a napsugárzás fényenergiájának tartalékolását, redukáló hidrogén formájában, amely átmenetileg közbenső redoxrendszerekhez kötődik addig, amíg felhasználódik a légkörből abszorbált szénsav redukálására. A szőlőlevelek asszimilációja legerősebb a déli órákban, de jelentős ingadozások is lehetnek. Úgy látszik, hogy az ingadozás elsősorban a hőmérséklettől függ és csak másodsorban a fényviszonyoktól. Az asszimiláció 20 °C alatt erősen lecsökken, legmagasabb fokát pedig 35 °C körül éri el.

Gyakorlati adatok alapján egy közepes szőlőtőke a tenyészeti év alatt kb. 3 kg szénhidrátot képez. Ennek egy része a légzés során elbomlik, egy másik része felhasználódik más szerves anyagok (keményítő, cellulóz, savak, fehérje stb.) felépítésére, harmadik része felhalmozódik, főleg a bogyóban.

A fehérjeszintézis az ammóniának a cukorszármazékokkal végbemenő kondenzációjával magyarázható, így keletkeznek a nitrogéntartalmú anyagok (proteidek) első molekulái. Így keletkezik pl. az oxálecetsavból az aszparaginsav:

COOH-CH2-CO-COOH + NH3 + H2 → COOH-CH2-CHNH2-COOH + H2O

Légzés

Minden növényi sejt akár levélé, akár gyümölcsé, lélegzik, azaz oxigént fogyaszt és szén-dioxidot bocsát ki. Ez a gázcsere a sejt és a környezet között a sejtben lejátszódó kémiai jelenségek következménye.

A glükózt mint energiahordozót tekintve, a légzés reakciósémája a következő:

C6H12O6 + 6 O2 = 6 CO2 + 6 H2O,

tehát éppen a fotoszintézis fordított reakciója.

Ez a séma közönséges égést ábrázol, valójában azonban a tényleges reakciók rendkívül bonyolultak: lassú és folytonos energiafelszabadulásról van szó, amely normális hőmérsékleten a sejt oxidáló-redukáló enzimeinek hatására történik. Nem a szén közvetlen elégése megy végbe, a légzés lebontási folyamatai lépcsőzetesen játszódnak le nagyszámú, közbenső termék keletkezésével. A lépcsőzetes reakciók mindegyike a glükóz energiájának egy kis részét szabadítja fel. Így a sejt életének fenntartására nélkülözhetetlen energia folyamatosan rendelkezésre áll. A légzésnél tulajdonképpen a glükóz molekulájából hidrogén távozik el, nem pedig oxigén kötődik meg. Az oxigén víz alakjában megköti a molekulából a dehidrogéngázok által elvont hidrogént. Végül a szén-dioxid keletkezése és eltávozása a dekarboxilálás folyamán történik meg, a molekula egyszerűsödésével.

Újabban feltételezik, hogy a növények savainak központi szerepe van a sejtlégzésben. A savak közbenső termékei a cukrok oxidációjának, és ők maguk a légzés folyamán elégnek.

Az almasav pl. a glükóz oxidációjával a következőképpen keletkezik:

C6H12O6 + 3 O2 = COOH-CH2-CHOH-COOH + 2 CO2 + 3 H2O.

A két reakció összege jelenti a glükóz teljes elégését. Az első reakció főleg a levelekben játszódik le, a második a gyümölcs savtartalmának csökkenését magyarázza az érés alatt. A két reakció egyidejűleg és állandóan folyik, kezdetben azonban az előbbi, az érés folyamán viszont az utóbbi jellemző.

Bár nincs rá bizonyíték, de feltételezik, hogy a szerves savak a növényben a KREBS-ciklus szerint képződnek (2. ábra).

2. ábra - A borkősav képződésének egyik lehetséges útja

kepek/2-abra.png


Eszerint a tri- és dikarboxilsavak közbenső termékei a szénhidrátok oxidációjának.

A légzés legfontosabb tényezője a hőmérséklet. Feltételezik, hogy 10 °C hőmérséklet-emelkedésnél 2,5-szer annyi oxigént fogyaszt a szőlő a légzéshez. Ebből következik, hogy a szőlőbogyó légzése folyamán az elbomló kémiai alkotórészek a hőmérséklettől függően változnak. 30 °C körül főleg az almasav bomlik le, míg ennél magasabb hőfokon már a borkősav égése is jelentős, alacsonyabb hőmérsékleten pedig az elégő almasav mennyisége csökken, s feltételezhető, hogy főleg cukrok égnek el a légzés következtében.

A cukor felhalmozódása a bogyóban

A gyümölcsök, így a szőlőgyümölcs is, a növény cukorfelhalmozó szervei. A virágzás után már megindul a cukor lassú beáramlása, a növekedés alatt a zöld szőlőbogyók cukortartalma csak 10–20 g/kg. A zsendülés és az érés alatt néhány hét folyamán a cukortartalom hirtelen 1-ről 20%-ra is emelkedik. A glükóz és fruktóz alakjában felhalmozódott cukor nagy része a tőke különböző részeiben raktározott cukroknak a zsendüléskor hirtelen a bogyóba való beáramlásából ered, utána pedig a levelek tartalékaiból, amelyek naponta keletkeznek a klorofillos asszimiláció eredményeképpen. A zsendülés rövid ideje (7–10 nap) alatt a szőlőnövény elsősorban fás részeinek tartalékaiból mozgósítja a cukrot és látja el vele a bogyót. Ezek a tartalékok főleg keményítőből állnak, részben pedig redukáló cukrokból és szacharózból.

A keményítő állandó tartalékot alkot, egészen a levelek sárgulásáig. A redukáló cukrok mennyisége enyhe napi ingadozású, míg a szacharóz változása jelentékenyebb: képződése annál nagyobb, minél hosszabb a napos órák száma a nap folyamán. Éjjel csökken a szacharóztartalom, a más szervekbe történő vándorlás miatt. A vándorlás általában kisebb, mozgékonyabb molekulák alakjában megy végbe, így útja alatt a szacharóz is redukált cukrokká hidrolizál, és a levélnyéltől a vesszőig, a vesszőtől a kocsányig és a kocsánytól a bogyóig állandóan csökken a mennyisége. A szőlőbogyóban csak nyomokban található.

Kétségtelen, hogy mind a növény cukortartalékainak mozgósítását, mind a levelek klorofillos asszimilációját az időjárási tényezők befolyásolják. A bonyolult összefüggések pontos felderítése azonban igen nehéz, részben éppen e jelenségek rendkívül komplex volta miatt, részben pedig a szőlőfajták közötti, sőt egy fajtán belül a tőkék, az egyedek közti különbségek miatt.

A zsendülés idején azonban, mikor a cukor nagyobb mérvű beáramlása megkezdődik, a fruktóztartalom növekszik, és a glükóz/fruktóz arány (G/F) gyorsan csökken. A zsendülés vége felé a G/F arány közeledik az egyhez.

Úgy tűnik, hogy a glükóz érzékenyebb a sejtlégzési folyamatokban, mint az izomérje. Meg kell jegyeznünk azt is, hogy a növényi sejtek könnyen izomerizálják a cukrokat, és átalakíthatják a glükózt fruktózzá.

A szerves savak változása a szőlőbogyóban

A szőlőben levő savtartalom változásának ismerete igen fontos, mert jelentősen befolyásolja a leendő bor összetételét. A szőlőbogyó savtartalmát zömmel három szerves sav alkotja: a borkősav, az almasav és csekély mennyiségű citromsav. E savakon kívül igen kis mennyiségben kimutattak a zöld szőlőben egyéb savakat: oxálsavat, glikolsavat, glioxilsavat, borostyánkősavat is.

A szőlőbogyó kémiai összetételére vonatkozó elemzések eredményeit kétféleképpen adhatjuk meg: vagy a bogyókból kipréselt lé egy literére, vagy pedig 1000 bogyóra vonatkoztatva. Minden egyes alkotórész mennyiségének változása a bevándorlás, a lebomlás és a bogyóba érkező víz okozta hígulás következtében megy végbe. Borászati szempontból az 1 liter szőlőlére vonatkozó adatok az érdekesebbek. A másik mód viszont tanulságosabb biokémiai és gyümölcsfiziológiai szempontból, mivel azokat a változásokat jelzi, amelyek a bogyókban keletkeznek, függetlenül a víz okozta koncentrációváltozástól.

Általában három tényezővel magyarázható a szőlőlé savtartalmának csökkenése az érés alatt: a bogyóba érkező víz okozta hígulással, a savak lekötődésével és légzési elégéssel, lebontással. A hígulás következtében létrejövő savkoncentráció-csökkenés érthető. A bogyó savainak lekötődése azonban a gyökerekből áramló bázisok által csak látszólagos jelenség, mivel ezek a bázisok savas sók formájában keringenek a növényben és jutnak a bogyóba. Itt tehát a kötött savak lassú felhalmozódásáról van szó, amelyeket a sejtek nem bontanak le légzésük folyamán. A szabad savak lassan felhalmozódnak, a szabad és kötött savak aránya jelentősen megváltozik a kötött savak javára az érés előrehaladásával.

Az egyes éváratokban különböző mennyiségű borkősav és almasav képződik, sőt ezek aránya is különböző. Az azonban kétségtelen, hogy a bogyó növekedésekor és még a zsendülés idején is az almasav van túlsúlyban, a borkősav/almasav arány 1-nél kisebb. Az érés folyamán ez az arányszám növekszik, s érett állapotban mindig nagyobb egynél.

A borkősav változása

Az állandóan csökkenő mennyiségű almasavval ellentétben a borkősav mennyisége az érési időszak kezdetét és végét tekintve alig változik a szőlőbogyóban. Egyes évjáratokban azonban (az időjárási tényezőktől függően) érés közben erősebben ingadozik a borkősavtartalom. Általában a borkősav folyamatos beáramlása és lassú elégése kiegyenlíti egymást. Hosszabb meleg, száraz időszakokban viszont csökken mennyisége, míg nagyobb csapadék után emelkedik.

A szőlőlére vonatkoztatott adatokat tekintve megállapítható (3. ábra), hogy a borkősavtartalom az érés folyamán 140–180 me/l-ről (10,5–13,5 g/l) 70–100-ra (5,3–7,5 g/l) csökken. Az érés kezdetén a borkősavnak kb. 85%-a, a végén mintegy 60%-a van szabad állapotban.

3. ábra - Borkősav szintézise szőlőben

kepek/3-abra.png


Az almasav változása

Az almasav esetében az érés elején a bevándorlás soha nem kompenzálja e sav igen heves elégését, tehát az almasav koncentrációja mindig és erősen csökken. Később a csökkenés már lassúbb ütemű, sőt az érés végén néha az almasavtartalom enyhe emelkedése észlelhető. Ez azt mutatja, hogy a bevándorlás még akkor sem szűnt meg teljesen. Az almasav csökkenésének görbéje sem egyforma minden évben, az időjárási tényezők itt is éreztetik hatásukat, olyan értelemben, mint a borkősavnál, ha nem is olyan mértékben.

Vizsgálati adatok szerint az almasavtartalom az érés folyamán 300–500 me/l-ről 50–80-ra csökken, 22–26 g/l-ről 3,8–6,0 g/l-re. Az érés kezdetén az almasavnak kb. 95%-a, a végén 80–82%-a van szabad állapotban.

Ásványi anyagok beáramlása a bogyóba

A szőlőbogyó hamutartalmának és hamualkalitásának vizsgálatakor ezek állandó emelkedését figyelhetjük meg a növekedés és érés egész ideje alatt. A gyökerek által felvett vízzel együtt folyamatosan ásványi anyagok beáramlása a bogyóba szabálytalan, mint minden vándorlási jelenség: erőteljes az érés kezdetén és nagyon gyenge az érettség idején.

A kocsány, a héj és a bogyóhús hamualkalitása az érés alatt 2-3-szorosára növekszik, a szilárd részekben (kocsány, héj) nagyobb a relatív növekedés. A csapadékmennyiség és a talajnedvesség nem az egyedüli tényezője az ásványianyag-tartalom emelkedésének, mert szerepet játszik benne a hőmérséklet is. Magasabb hőfokon ugyanis nagyobb a növény párologtatása, ez viszont gyorsítja a nedvek keringését (amennyiben természetesen elegendő ehhez a talajnedvesség).

A nehézfémek (vas, mangán) mennyisége is állandóan növekszik a szőlőbogyóban. Az érett szőlő levének vastartalma 2–3 mg/l. A kationokkal párhuzamosan, az ásványianion-tartalom (SO4, Cl, SiO2 és főleg PO4) is állandóan emelkedik a szőlőbogyó érése közben.

Fehérjeszintézis

Már megfigyelték a szőlőbogyó nitrogéntartalmának növekedését az érés alatt. Kimutatták az ammóniatartalom csökkenését, illetve az amino-nitrogén változását.

Érett állapotban a bogyóhús nitrogéntartalma általában kétszer, néha többször is nagyobb, mint a zsendülés idején. Az érő szőlő felhalmozza a nitrogént.

Az ammóniumkation, azaz ásványi nitrogén állandóan vándorol be a bogyóba, de koncentrációja nem növekszik, sőt néha csökken, mert felhasználódik a szerves nitrogéntartalmú anyagok szintéziséhez. A fehérjeszintézis a zsendüléskor indul meg.

A fehérjék felépítése a következő általános séma szerint megy végbe:

ammóniumkation (NH4) → aminosavak (R-CHNH2-COOH) → polipeptidek peptonok → proteinek (fehérjék) → proteidek (összetett fehérjék).

Az érés alatt az aminosav-tartalom állandóan növekedik a szőlőbogyóban. A zsendülés után kezdi a szőlő felépíteni az összetettebb szerves nitrogénvegyületeket, és az érés előrehaladásával a bogyóhús nitrogéntartalmú anyagai mindinkább nagyobb molekulasúlyú vegyületekből tevődnek össze.

A nitrogéntartalmú anyagok vándorlása ammónium-kation, aminosavak és kismértékben polimerizált polipeptidek alakjában történik: e vegyületek kisebb molekulasúlya megkönnyíti körforgalmukat a szőlőben. Az ammóniumkation a talaj nitrátjaiból ered és kerül be a nedvkeringésbe, az amino-nitrogén és a polipeptidek pedig a levelekből. A nagyobb molekulasúlyú peptonok és proteinek magában a bogyóban épülnek fel az előbbi anyagokból.

A szőlőbogyóban egyébként a bogyóhús viszonylag szegény nitrogénben: bár súlyban 70–80%-át teszi ki az egész bogyónak, a bogyó nitrogéntartalmának csak negyed-hatodrésze található a húsban, a többi a héjban és a magokban.

Az egész bogyót tekintve, az érés vége felé gyakran megfigyelhető a nitrogén beáramlásának megszűnése és a meglevő nitrogén újra eloszlása a bogyóban.

Mikor a magok elérik a fiziológiai érettséget, kezdik elveszteni nitrogéntartalmukat a bogyóhús javára. Így a magok nitrogéntartalmuk 15–20%-át leadják ammóniumkation formájában.

Az érett szőlő levének nitrogéntartalma elég jellemző a szőlőfajtára, így pl. a Cabernet sauvignon és Sauvignon blanc szőlőfajták nitrogéntartalma nagy, míg a Semilloné és Merlot-é kevesebb.

Az érettség meghatározása

Igen nehéz dolog szabatosan meghatározni a szőlő érettségi állapotát, mivel az érettség nem abszolút fogalom, nincs könnyen meghatározható fiziológiai határértéke. Az érettségben fokozatok vannak, s e fokozatok elérése függ a szőlőfajtától, az időjárási tényezőktől, a szőlőművelés körülményeitől.

Az érettség meghatározásának fogalma elsősorban attól a céltól függ, amelyet el akarunk érni. Másfajta érettségi fokozat a követelménye a csemegeszőlőnek és ismét más a borszőlőnek. Borszőlőnél az érettség meghatározását a készítendő bor minősége, típusa dönti el.

A szakemberek régóta törekednek arra, hogy az érettségi állapotot elemzési adatokkal vagy ez adatok közti viszonnyal, összefüggéssel határozzák meg.

A szőlő alkotórészei között levő számos összefüggés, arány közül elsősorban a cukor:sav-arányt használják fel az érettségi állapot meghatározására mint érettségi indexet (É.I.). Ez az index azon a gyakorlati megfigyelésen alapul, hogy az érés folyamán a cukor- és a savtartalom ellenkező értelemben változik.

A valóságban e szabálynak nincs fiziológiai alapja, ezért is van számos kivétel. Ez az arány nem túlságosan alkalmas különböző szőlőfajták érettségi állapotának összehasonlítására, használata mégis kényelmes és bizonyos gyakorlati értéket képvisel. Az arány kiszámításához a cukortartalmat g/l-ben, a savtartalmat szintén g/l-ben adják meg, mégpedig vagy borkősavban, vagy kénsavban kifejezve.

Jól bevált módszer az érettségi index megállapítására: a sűrűség utolsó három számjegyét a titrálható savval (borkősav g/l) osztva jól kezelhető viszonyszámot kapunk a mustból készíthető borok típusára nézve. Ha:

É.I. = 50-55, akkor pezsgőalapbor készítésére ajánlott must,

É.I. = 70-75, akkor gyöngyözőbor készítésére ajánlott must,

É.I. = 90-100, akkor földrajzi elnevezés nélküli (régebben asztali) minőségi stb. bor készítésére ajánlott must.

Pl. a must sűrűsége = 1,0665; titr.sav g/l = 12, É.I=66512=55

A must tehát pezsgőalapbor készítésére ajánlható.

A szüret időpontjának megállapítása

A szüret általában túl korán kezdődik. Ennek gazdasági, technikai, lélektani okai vannak. Sokszor közrejátszik benne a félelem a kedvezőtlenre fordulható időjárástól, mert a bekövetkező tartós eső sok kárt okozhat.

A szüret időpontjának megállapítása nagyon gyakran empirikus, megelégednek az ízlelés útján való becsléssel, a kocsány színének vizsgálatával, esetleg dinamométeres nyomáspróbákkal. Néha a szőlő vegetatív ciklusának tartamára alapozzák a szüretet: általában 100 nap a teljes virágzástól, vagy 45 nap a zsendülés végétől az érettségig, a szüretig. E vegetatív ciklusok több év átlagát képviselik, természetesen évenként változhatnak. Helyileg azonban elég jó tájékoztatást nyújtanak, mivel a szőlő alkalmazkodik a klímához. Franciaországban, Gironde-ban pl. a virágzás közepétől 118–125 napot, a zsendülés közepétől pedig 47–52 napot számítanak az érettségig.

Hangsúlyozni kell, hogy a lehető legjobb minőség eléréséhez feltétlenül meg kell várni a teljes érettséget.

Mindent összevetve, a szüret helyes időpontjának megállapítására általános érvényű tanács nem adható. Egy biztos: az adott szőlőre vonatkozó rendszeres évenkénti, minél szélesebb körű vizsgálatok (cukor, sav, pH-érték, különböző indexek) és az érési folyamat figyelemmel kísérése feltétlenül biztos és jó támpontot adnak a szüret idejének megállapításához. Emellett természetesen döntő jelentősége van annak, hogy a leszüretelt szőlőből milyen típusú bort kívánnak készíteni.